软件架构与设计模式实验(结构型模式)
设计模式和架构
设计模式和架构设计模式和架构是软件开发中至关重要的概念，它们对于构建可扩展、可维护和高质量的软件系统具有重要意义。
本文将介绍设计模式和架构的概念、作用以及一些常见的设计模式和架构模式。
一、设计模式的概念和作用设计模式是在软件开发中对常见问题的解决方案的总结和抽象。
它们提供了一种被广泛接受的思想和方法，用于解决软件开发中常见的设计问题。
设计模式帮助开发人员更好地组织和设计代码，提高代码的复用性和可维护性。
通过使用设计模式，开发人员可以更加灵活地应对需求变化，减少代码的耦合性，提升软件系统的可扩展性。
二、常见的设计模式1. 创建型设计模式创建型设计模式主要关注对象的创建过程，包括简单工厂模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式和原型模式等。
简单工厂模式通过一个工厂类来创建对象，避免直接实例化对象；抽象工厂模式提供一个接口，用于创建一系列相关或相互依赖的对象；单例模式确保一个类只有一个实例对象；建造者模式将对象的构建过程和表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示；原型模式通过复制现有对象来创建新对象。
2. 结构型设计模式结构型设计模式关注对象的组合和关联方式，包括适配器模式、装饰者模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式和享元模式等。
适配器模式将一个类的接口转换成客户端期望的另一个接口；装饰者模式动态地将责任附加到对象上，扩展其功能；代理模式通过代理对象控制访问，可以在不改变原始对象的情况下增加额外的逻辑；外观模式提供一个统一的接口，用于访问子系统的一组接口；桥接模式将抽象部分和实现部分解耦，使得它们可以独立变化；组合模式将对象组合成树形结构，表示“整体-部分”的层次关系；享元模式通过共享对象来减少内存使用。
3. 行为型设计模式行为型设计模式主要关注对象之间的通信和协作方式，包括观察者模式、策略模式、模板方法模式、迭代器模式、命令模式、备忘录模式、中介者模式、访问者模式和状态模式等。
观察者模式定义对象之间的一对多依赖关系，使得当一个对象状态发生变化时，所有依赖于它的对象都会得到通知和更新；策略模式定义一族算法，分别封装起来，使得它们可以互相替换；模板方法模式定义一个算法的框架，而将一些步骤延迟到子类中实现；迭代器模式提供一种顺序访问集合对象元素的方法，而无需暴露其内部表示；命令模式将请求封装成对象，以便可以用不同的请求对客户进行参数化；备忘录模式在不破坏封装的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态；中介者模式用一个中介对象来封装一系列对象之间的交互；访问者模式将算法与基础数据结构分离，使得算法可以独立变化；状态模式允许一个对象在其内部状态改变时改变其行为。
软件设计模式与软件体系结构实验报告
软件设计模式与软件体系结构实验报告《软件体系结构》大作业（1）学院：软件学院课程名称：软件体系结构专业班级：学生姓名：学号：学生姓名：学号：指导教师：完成时间：年月日评分表1、叙述各小组成员完成本题目的分工协作情况。
小组中的每个成员都先理解题目要求及涉及的设计模式，并一起完成代码编写。
另外，组长负责文档制作。
2、评分表作业正文需要包括以下内容：1、作业题目内容的详细描述。
2、完成本题目所采用的软件设计模式名称及画出相应的类图，或者是所采用的软件体系结构名称及画出相应的体系结构图。
3、画出完成本题目所设计程序的设计类图；如还有其它图，也一并画出。
4、完成本题目所设计的程序代码。
5、程序运行的典型界面截图1、作业题目内容的详细描述。
【作业2.1-1】例2.3为使用工厂方法模式设计的汽车保险管理应用程序实例。
现在需要扩展例2.3的设计图，添加一个名为LuxuryCarInsurance 的类，而且需要编写此类和其它需要添加的类的代码，详细要求参见光盘的相应作业部分。
【作业 2.1-1】在例 2.4中，设计而且实现了豪华（Super）和中等（Medium）别墅（House）与公寓（Condo）的查询。
要求在该设计的基础上，增加一个新的类SemiDetacher（半独立式楼宇），而且编写代码，实现相应的查询功能，详细要求参见光盘的相应作业部分。
2、完成本题目所采用的软件设计模式名称及画出相应的类图，或者是所采用的软件体系结构名称及画出相应的体系结构图。
【作业2.1-1】采用的是工厂方法模式【作业2.1-2】采用的是抽象方法模式3、画出完成本题目所设计程序的设计类图；如还有其它图，也一并画出。
【作业2.1-1】采用的是工厂方法模式。
软件架构设计模式与实践
• Ruby On Rails
• Rup
• BPEL
• Workflow Engine
• LBS
• Oracle
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软件架构师在干什么？
• 思考、思考、再思考
– 深入理解、准确把握建设的业务需求 – 分析所有可见的问题、障碍、风险 – 充分参考已有的成功方案，降低风险
• 交流、讨论、博弈、质疑
– 胶着Viscosity——以与原有设计保持一致的方 式来对实施变更已经非常困难,诱使开发人员绕
• 什么是软件架构
– 软件架构的概念很混乱。如果你问五个不同的 人，可能会得到五种不同的答案。
– 软件架构概念主要分为两大流派：
• 组成派：软件架构 = 组件 + 交互。 • 决策派：软件架构 = 重要决策集。
– 组成派和决策派的概念相辅相成。
• 软件架构要层次化并隔离关注点
– 复杂性是层次化的。 --《人月神话》 – 好的架构设计必须把变化点错落有致地封装到
软件系统的不同部分(即关注点分离)。 – 通过关注点分离，达到“系统中的一部分发生
了变化，不会影响其他部分”的目标。
• 软件单元的粒度：
– 粒度最小的单元通常是“类”。 – 几个类紧密协作形成“模块”。 – 完成相对独立的功能的多个模块构成了“子系
• 开发架构 – 开发架构关注程序包。其设计着重考虑开发期质量属性，如可扩 展性、可重用性、可移植性、易理解性和易测试性等。
• 运行架构 – 运行架构关注进程、线程、对象等运行时概念，以及相关的并发 、同步、通信等问题。
– 其设计着重考虑运行期质量属性，例如性能、可伸缩性、持续可 用性和安全性等。
• 物理架构 – 物理架构关注软件系统最终如何安装或部署到物理机器。其设计 着重考虑“安装和部署需求”。以及如何部署机器和网络来配合 软件系统的可靠性、可伸缩性等要求。
结构型模式
实现要点
1．Adapter模式主要应用于“希望复用一些现存的类，但是接口 又与复用环境要求不一致的情况”，在遗留代码复用、类库迁移等 方面非常有用。 2．Adapter模式有对象适配器和类适配器两种形式的实现结构，但 是类适配器采用“多继承”的实现方式，带来了不良的高耦合，所 以一般不推荐使用。对象适配器采用“对象组合”的方式，更符合 松耦合精神。 3．Adapter模式的实现可以非常的灵活，不必拘泥于GOF23中定 义的两种结构。例如，完全可以将Adapter模式中的“现存对象” 作为新的接口方法参数，来达到适配的目的。 4．Adapter模式本身要求我们尽可能地使用“面向接口的编程”风 格，这样才能在后期很方便的适配。[以上几点引用自MSDN WebCast]
将一个类的接口转换成客户希望的另外 一个接口。Adapter模式使得原本由于接口 不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工 作。 --《设计模式》GOF
结构图(Structure)
生活案例
扳手提供了一个适配器的例子。一个孔 套在棘齿上，棘齿的每个边的尺寸是相同的。 在美国典型的边长为1/2''和1/4''。显然， 如果不使用一个适配器的话，1/2''的棘齿不 能适合1/4''的孔。一个1/2''至1/4''的适配 器具有一个1/2''的阴槽来套上一个1/2''的 齿，同时有一个1/4的阳槽来卡入1/4''的扳 手。
代码演示(Code in .Net)
.NET中的应用
NET中的Adapter模式的应用就是DataAdapter。 为统一的数据访问提供了多个接口和基 类，其中最重要的接口之一是IdataAdapter。与 之相对应的DataAdpter是一个抽象类，它是 与具体数据库操作之间的数据适配器的 基类。DataAdpter起到了数据库到DataSet桥接 器的作用，使应用程序的数据操作统一到DataSet 上，而与具体的数据库类型无关。甚至可以针对特 殊的数据源编制自己的DataAdpter，从而使我们 的应用程序与这些特殊的数据源相兼容。注意这是 一个适配器的变体。
软件设计架构试卷试题(附答案)
一、选择题(每题2分，共24分)1.以下关于构造函数的说法，其中错误的是（ B ）A.构造函数的函数名必须与类名相同B.构造函数可以指定返回类型C.构造函数可以带有参数D.构造函数可以重载2.类的构造函数是在（ B ）调用的。
A. 类创建时B. 创建对象时C. 删除对象时D. 不自动调用3.在以下关于方法重载的说法，其中错误的是（ D ）A.方法可以通过指定不同的返回值类型实现重载B.方法可以通过指定不同的参数个数实现重载C.方法可以通过指定不同的参数类型实现重载D.方法可以通过指定不同的参数顺序实现重载4.在定义类时，如果希望类的某个方法能够在派生类中进一步进行改进，以处理不同的派生类的需要，则应该将该方法声明为（ D ）A.sealedB.publicC.virtualD.override5.（ D ）表示了对象间的is-a的关系。
A. 组合B. 引用C. 聚合D. 继承6.关于单一职责原则，以下叙述错误的是（ C ）。
A.一个类只负责一个功能领域中的相应职责B.就一个类而言，应该有且权有一个引起它变化的原因C.一个类承担的职责越多，越容易复用，被复用的可能性越大D.一个类承担的职责过多时需要将职责进行分离，将不同的职责封装在不同的类中7.某系统通过使用配置文件，可以在不修改源代码的情况下更换数据库驱动程序，该系统满足（ B ）A. 里氏代换原则B. 接口隔离原则C. 单一职责原则D. 开闭原则8.一个软件实体应尽可能少地与其他软件实体发生相互作用，这样，当一个模块修改时，就会尽量少的影响其他模块，扩展会相对容易。
这是（ A ）的定义。
A. 迪米特法则B. 接口隔离原则C. 里氏代换原则D. 合成复用原则9.当我们想创建一个具体的对象而又不希望指定具体的类时，可以使用（ A ）模式。
A.创建型B.结构型 C行为型 D.以上都可以10.在观察者模式中，表述错误的是（ C ）A.观察者角色的更新是被动的。
软件工程领域的软件设计与架构技术研究
软件工程领域的软件设计与架构技术研究黑龙江省哈尔滨市 150431摘要：随着信息科技的飞速进步，软件工程领域中软件设计和架构技术的研究变得越来越关键。
为了满足不断变化的需求，软件厂商必须对现有软件开发方法进行改进以适应新的应用环境。
此项研究的目标是为用户提供既有效又持久的软件解决策略，并确保所开发的软件系统在可读性、稳定性和维护性方面都表现出色。
在当今时代，软件开发已经成为了一项十分重要的工作内容，并且逐渐朝着更加自动化的方向不断地发展。
关键词：软件工程；软件设计；架构技术引言随着信息技术的飞速进步，软件项目开发、管理过程变的越来越重要。
而在软件研发过程中，出色的软件架构和软件功能设计可以提高软件系统的质量、降低项目开发成本、增强软件可维护性、提升用户体验。
因此，在软件开发过程中，良好的软件设计和架构的设计是确保软件系统的成功的关键。
此项研究对于促进软件产业的创新与进步起到了至关重要的作用。
1.软件工程概述随着信息技术不断发展，软件已经深入渗透到日常生活的各个层面，无论是在商业环境还是在个人的日常生活中，软件都发挥了不可或缺的角色。
但是，在软件开发的过程中，经常会遇到如预算超出、交付延误、功能不足等问题，这些问题严重影响着软件产品质量、效率以及用户满意度，甚至会威胁软件产业的健康发展。
为了解决这些问题，按照软件工程的理论指导软件项目开发至关重要。
软件工程是将系统的规范的可度量的方法应用于软件的开发、运行和维护过程，以及对上述方法的研究。
目前，许多公司都采用了一些工具或框架来提高软件产品的质量，以保证软件能够被用户接受。
在软件开发的过程中，经常会遇到各种复杂的商业需求和技术难题，因此开发团队需要一个系统化的策略来推动整个开发流程。
软件设计是软件开发过程中至关重要的部分，它的结果直接影响到最终的软件质量。
在软件开发的早期，软件设计曾被狭隘地认为是“编程序”或“写代码”，致使软件设计的方法学采用一般工程设计标准衡量，也就显得缺乏深度和各种量化性质。
Chap7-软件体系结构风格与设计模式
国防科技大学计算机学院
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设计模式
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Factory Method Abstract Factory Singleton Composite Proxy Iterator Observer
国防科技大学计算机学院
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(1) Factory Method
动机与实例： 龙珠” 动机与实例：“龙珠”游戏
软件设计模式： 软件设计模式：
广义定义： 广义定义：可解决一类软件问题并能重 复使用的软件设计方案 狭义定义： 狭义定义：设计模式是对被用来在特定 场景下解决一般设计问题的类和相互通 信的对象的描述。 信的对象的描述。是在类和对象的层次 描述的可重复使用的软件设计问题解决 方案。 方案。
国防科技大学计算机学院
实例剖析： 实例剖析： shell命令：“cat a.txt | wc -w | lpr” 命令： 命令 ”
国防科技大学计算机学院
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（1）管道 过滤器风格 ）管道/过滤器风格
实例剖析： 实例剖析： shell命令：“cat a.txt | wc -w | lpr” 命令： 命令 ”
国防科技大学计算机学院
（2）层次风格 ）
特征：从向外提供服务的构件出发， 特征：从向外提供服务的构件出发，沿着 连接关系递次搜索各构件和连接子， 连接关系递次搜索各构件和连接子，如果 形成的拓扑结构是一个有向无圈图（ 形成的拓扑结构是一个有向无圈图（典型 情况下是一个线性结构）， ），那么这个系统 情况下是一个线性结构），那么这个系统 的体系结构风格就是层次式的。 的体系结构风格就是层次式的。 这种设计风格便于将复杂的系统进行分解； 这种设计风格便于将复杂的系统进行分解； 同时也便于构件替换：只要保持接口一致， 同时也便于构件替换：只要保持接口一致， 就可以将某一层的软件替换掉， 就可以将某一层的软件替换掉，而不会影 响到系统的其他部分。 响到系统的其他部分。
软件设计模式与体系结构实验报告
实验七、文件共享器11. 实验目的：①学习C/S软件设计思想；②了解C/S方式的简单实现；③掌握C/S方式的核心思想，认识其优缺点。
2. 实验内容：设计一个文件共享系统，分为服务器和客户端。
服务器需要的功能有：添加共享文件（或目录）；删除共享文件（或目录）；打开一个端口可以供客户端连接/选择文件/下载文件；接受客户端共享的文件（传文件给服务器）并保存在服务器，供客户端下载。
客户端的功能有：连接服务器；从服务器获取文件列表；从服务器下载指定文件；上传文件给服务器。
3.c/s设计思想：C/S结构，即Client/Server(客户机/服务器)结构，（Client/Server或客户/服务器模式）：Client和Server常常分别处在相距很远的两台计算机上，Client程序的任务是将用户的要求提交给Server程序，再将Server程序返回的结果以特定的形式显示给用户；Server程序的任务是接收客户程序提出的服务请求，进行相应的处理，再将结果返回给客户程序。
传统的C/S体系结构虽然采用的是开放模式，但这只是系统开发一级的开放性，在特定的应用中无论是Client端还是Server端都还需要特定的软件支持。
由于没能提供用户真正期望的开放环境，C/S结构的软件需要针对不同的操作系统开发不同版本的软件，加之产品的更新换代十分快，已经很难适应百台电脑以上局域网用户同时使用。
而且代价高，效率低。
4.c/s工作模式：C/S 结构的基本原则是将计算机应用任务分解成多个子任务，由多台计算机分工完成，即采用“功能分布”原则。
客户端完成数据处理，数据表示以及用户接口功能；服务器端完成DBMS（数据库管理系统）的核心功能。
这种客户请求服务、服务器提供服务的处理方式是一种新型的计算机应用模式。
5.优缺点：优点：1，数据安全性比较。
由于C/S结构软件的数据分布特性，客户端所发生的火灾、盗抢、地震、病毒、黑客等都成了可怕的数据杀手。
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四、实验步骤
1、用UML设计“仿生机器人”的类图。
2、上机测试程序，运行结果。
3、根据类图写出的“仿生机器人”的源代码如下
packagefactoryMode;
importjava.awt.Robot;
classrobot
{
publicvoidcry()
{
System.out.println("哭泣");
}
publicvoidmove()
{
System.out.println("动起来");
罗正武
成绩
课程
名称
软件架构与设计模式实验项目名称“结构型模式”的应用
指导教师
教师评语
教师签名：
年月日
一、实验目的
以设计适配器模式(Adapter)为实验实例，掌握“结构型模式”的工作原理、应用环境和应用方法。
二、实验条件
计算机上安装Word字处理软件、ea软件、Eclipse编程环境。
三、实验内容
用Adapter模式设计一个仿生机器人:
System.out.println("狗跑");
}
@Override
publicvoidwang() {
//TODOAuto-generated method stub
System.out.println("狗汪汪汪");
}
publicstaticvoidmain(String args[])
{
dogAdapter dogad =newdogAdapter();
dogad.run();
dogad.wang();
dogad.cry();
dogad.move();
}
}
重庆大学
学生实验报告
实验课程名称软件架构与设计模式
开课实验室DS1501
学院2010年级数媒专业班2
学生姓名罗正武学号20102112
开课时间2012至2013学年第2学期
总成绩
教师签名
软件学院制
《软件架构与设计模式》实验报告
开课实验室：软件学院年月日
学院
软件学院
年级、专业、班
2010-数媒-2
姓名
}
}
interfacedog
{
publicvoidrun();
publicvoidwang();
}
publicclassdogAdapterextendsrobotimplementsdog {
@Override
publicvoidrun() {
//TODOAuto-generated method stub